LTE-M이란 무엇이며 NB-IoT와 어떻게 다른가요?

LTE-M이란 무엇인가요?

광역 네트워크에 배포되는 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션에는 안정적인 co1TP14통신 프로토콜이 필요합니다. LTE-M 또는 LTE-Cat M1이 바로 이러한 WAN 프로토콜입니다. 이는 저전력 WAN (LPWAN) 제품군에서 다음과 같은 다른 기술을 사용할 수 있습니다. LoRa 와 NB-IoT가 여기에 속합니다. 셀룰러 기술 기반의 다른 LPWAN 기술에 대한 경쟁자로 간주할 수 있으며, 특히 WAN IoT 애플리케이션 실현을 목표로 합니다. 처음 출시된 것은 3GPP 릴리스 13 2016년에 출시되었습니다. LTE-M의 중요성은 리소스가 제한된 디바이스를 WAN을 통해 연결할 때 대역폭이 낮은 애플리케이션에 적용된다는 점입니다. LTE-M은 기존 셀룰러 인프라를 활용하므로 새로운 인프라를 구축하는 데 드는 오버헤드 비용을 절감할 수 있습니다. LTE-M은 릴리스 14에 따라 최대 4Mbps의 데이터 속도를 제공할 수 있습니다.

LTE-M은 어떻게 작동하나요?

LTE-M은 다음과 같은 셀룰러와 달리 LTE는 IoT와 M2M 애플리케이션을 지원합니다. 이를 위해 LTE-M에는 몇 가지 기능이 내장되어 있어 이러한 목적에 이상적인 후보입니다.

극복해야 할 첫 번째 과제는 기존 셀룰러 공동1TP14통신 기술의 높은 전력 소비입니다. LTE-M은 이를 극복하기 위해 두 가지 뛰어난 기능을 사용합니다. 바로

• 절전 모드(PSM)
• 확장된 불연속 수신(eDRX)

PSM에서 디바이스는 네트워크에 등록되어 있는 동안 절전 모드로 전환됩니다. 그러나 절전 모드로 전환하기 전에 장치가 다시 깨어날 수 있는 시간을 네트워크에 알려야 합니다. 디바이스는 12일 동안 유휴 상태로 있을 수 있습니다. 또한 지정된 시간 전에 알람과 같은 긴급 상황에 의해 트리거될 수도 있습니다. 이 절전 상태를 등록 절전이라고 합니다. 유휴 상태에서 깨어난 후 디바이스는 데이터를 전송하고 네트워크가 응답할 때까지 일정 시간 동안 기다려야 합니다.

eDRX는 기기가 네트워크와 공동1TP14통신하는 경향을 줄입니다. 일반 LTE는 1.28초마다 페이징 주기를 갖습니다. 반면 LTE-M 디바이스의 경우 10.24초마다 호출됩니다. 이는 LTE-M 디바이스가 활성 상태에서 페이징 주기가 짧아 전력 소비가 줄어든다는 것을 의미합니다. PSM과 eDRX가 낮은 전력 소비를 달성하는 방법의 차이점은 PSM은 유휴 상태에서 전력을 줄이는 반면 eDRX는 활성 상태에서 전력 소비를 줄인다는 점입니다. 이러한 기능을 결합하면 이상적인 경우 기기의 배터리 수명을 최대 36년까지 늘릴 수 있습니다. 그러나 누설 전류 및 배터리 자체 방전 측면으로 인해 이는 약 10년 정도가 될 것으로 예상됩니다.

저렴한 디바이스 비용은 IoT 및 M2M 애플리케이션에 적합한 communication 기술을 결정할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 요소입니다. 이 문제를 해결하기 위해 3GPP는 릴리스 12를 발표했습니다. 릴리스 12에서는 주요 비용 절감 및 최적화 기능이 도입되었습니다. 먼저, LTE의 전이중 FDD에 비해 반이중 FDD를 허용하여 이중 필터 사용을 없앴습니다. 또한 대역폭을 1.4 MHz로 줄이고 낮은 비트 전송률을 도입하여 디바이스 복잡성을 줄였습니다. 또한 릴리스 13 또는 LTE-M에서는 낮은 송신 전력과 함께 더 협대역 RF 설계가 지원되었습니다. 이러한 요소 덕분에 mm는 LTE-M을 사용하는 디바이스의 비용 효율성과 경쟁력을 높일 수 있었습니다.

또한 LTE-M을 구축하고 전체 커버리지를 달성하는 데 드는 비용도 또 다른 과제입니다. 구축 비용을 극복하기 위해 LTE-M 디바이스는 기존 LTE 인프라와 통합되고, 커버리지를 늘리기 위해 LTE-M은 15dB의 추가 링크 예산을 제공하여 커버리지를 늘립니다. 이 추가 링크 예산은 지역 커버리지를 7배까지 증가시킵니다.

LTE-M 커버리지 맵

LTE-M 커버리지 맵은 IoT 영역에서 LTE-M 사용을 대중화하기 위해 다양한 LTE-M 공급업체가 제공하는 편리한 도구입니다. 커버리지 맵은 사용자가 특정 지역의 LTE-M 지원 여부를 확인할 수 있도록 도와줍니다. 인기 있는 공급업체로는 Velos, Verizon, AT&T, EMnify 등이 있습니다. (GSMA에서 제공하는 모바일 IoT 배포 지도 중 하나는 아래와 같습니다).

LTE-M 대 NB-IoT

LTE-M 및 NB-IoT 는 모두 LPWAN 협대역 co1TP14 통신 기술입니다. 둘 다 셀룰러 기술을 기반으로 합니다. LTE-M은 3GPP 릴리스 13의 일부이고 NB-IoT는 릴리스 14의 일부입니다. 따라서 둘 다 허가된 작동 스펙트럼을 사용합니다. LTE-M은 기존 4G 셀룰러 인프라를 사용하기 때문에 NB-IoT에 비해 커버리지가 우수합니다. 지연 시간 및 데이터 속도 측면에서는 LTE-M이 NB-IoT에 비해 우위에 있습니다. LTE-M 데이터 속도는 384kbps~1Mbps인 반면, NB-IoT 데이터 속도는 250kbps 미만입니다. 그러나 NB-IoT는 LTE-M에 비해 간섭에 대한 저항성이 우수합니다. 또한 LTE-M과 NB-IoT 모두 다른 LPWAN 기술에 비해 실내 커버리지와 성능이 우수합니다.

LTE-M은 애플리케이션에 높은 이동성 요구 사항이 필요한 경우 NB-IoT에 비해 가장 적합한 솔루션입니다. LTE-M은 각 지역에 커버리지가 있다는 전제 하에 LTE 셀룰러 기술이 제공하는 핸드오버 기능을 사용합니다. 또한 LTE-M은 IP 기반 communication 스택을 사용하는 반면, NB-IoT는 메시지 기반 communication 스택을 사용합니다. 또 다른 흥미로운 기능은 높은 이동성 기능 외에도 LTE-M은 VoLTE(Voice over LTE) 기능을 계승한다는 점입니다. 이는 NB-IoT에는 존재하지 않습니다.

마지막으로 LTE-M은 수명 주기 동안 펌웨어 및 소프트웨어에 대한 업데이트가 자주 필요한 디바이스에 적합한 대안입니다. 또한 네트워크를 통한 로밍을 지원하며 유럽과 아시아 지역에서 인기 있는 NB-IoT에 비해 현재 북미 지역에서 인기를 얻고 있습니다.

LTE-M의 장점

LPWAN IoT 및 M2M 영역에서 LTE-M의 몇 가지 가능한 응용 분야를 살펴 보겠습니다. 그 전에 LTE-M의 주요 장점을 다음과 같이 정리해 보겠습니다:

• 긴 배터리 수명: PSM 및 eDRX를 통해 가능합니다.
• 저렴한 단말기: LTE-M은 LTE의 매력적인 기능을 갖춘 저가형 단말기를 제공합니다.
• 향상된 커버리지: LTE-M은 추가 링크 예산을 제공하여 NB-IoT보다 더 넓은 커버리지를 제공합니다.
• 대량의 디바이스를 지원합니다: LTE-M은 셀룰러 LTE 네트워크의 코어 네트워크를 최적화하고 변경하여 대용량의 디바이스를 동시에 지원할 수 있습니다.
• 높은 처리량과 미래 대비: 높은 처리량으로 LTE-M은 배터리 소모 없이 소프트웨어 및 펌웨어 업데이트를 지원할 수 있습니다. 따라서 디바이스의 기대 수명을 늘릴 수 있습니다.

LTE-M은 WAN을 통한 자산 추적 및 동물 추적과 같이 높은 이동성 요구사항이 있는 경우에 매력적인 솔루션입니다. 많은 디바이스를 지원할 수 있기 때문에 스마트 시티 애플리케이션에도 널리 사용됩니다. 또한 로밍 기능으로 인해 자동차 및 물류 애플리케이션에 가장 적합한 솔루션 중 하나입니다. 여기에는 차량 관리 및 경로 최적화가 포함됩니다. 또한 주어진 간격으로 데이터를 전송하고 PSM을 활용하기 때문에 스마트 미터와 같이 낮은 데이터 전송 빈도를 필요로 하는 애플리케이션에 널리 사용됩니다.

LTE-M의 미래와 동인

LTE-M 채택은 다음과 같은 요인에 의해 주도됩니다.

• 저렴한 비용과 낮은 구축 비용: LTE-M은 다음과 같은 셀룰러 기술의 새로운 영역에 비해 기존 인프라를 사용하기 때문에 5GLTE-M은 접근성이 높은 솔루션입니다.
• 커버리지와 에너지 효율성 측면에서 LTE-M은 좋은 기능을 제공하며 이러한 조건을 잘 절충한 기술입니다.
• LTE-M은 5G와 같은 최신 기술에 비해 최소한의 음성 지원과 데이터 속도를 제공합니다.

이러한 요소와 치열한 시장 경쟁으로 인해 LTE-M은 더 나은 LPWAN IoT 및 M2M 솔루션이 되었습니다.

결론

LTE-M은 디바이스 비용과 구축 비용이 저렴하면서 높은 이동성 요구 사항이 필요한 경우 LPWAN 애플리케이션에 적합한 솔루션입니다. 또한 대규모 배포 측면에서 중요한 대량의 디바이스를 지원할 수 있다는 점도 주목해야 합니다. 결론적으로 LTE-M은 경쟁이 치열한 IoT 시장에서 더 나은 솔루션이라는 결론을 내릴 수 있습니다.